一.前言
????上一篇中回顧了多旋翼無人機(jī)的發(fā)展史缺虐，對(duì)多旋翼無人機(jī)領(lǐng)域的現(xiàn)狀以及未來發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了淺析蹂季，本篇將對(duì)多旋翼無人機(jī)的技術(shù)發(fā)展進(jìn)行回顧麻汰，剖析多旋翼無人機(jī)的技術(shù)組成绣的。
二.多旋翼無人機(jī)技術(shù)發(fā)展歷程及未來技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)淺析
????眾所周知叠赐，多旋翼無人機(jī)因其機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單，操作便利而深受廣大航模愛好者喜愛屡江。最初的多旋翼無人機(jī)由以下幾部分組成（這里稱為階段一）：
1.????IMU（慣性測(cè)量單元）芭概，用于測(cè)量多旋翼飛行器的三軸加速度、角速度惩嘉。
2.????氣壓計(jì)罢洲，用于測(cè)量多旋翼飛行器的海拔高度。
3.???遙控接收/發(fā)送模塊宏怔，用于提供多旋翼飛行器的手動(dòng)操作功能奏路。
4.????動(dòng)力系統(tǒng)，包括電機(jī)臊诊、槳葉鸽粉，用于提供飛行器升力及扭矩。
5.????機(jī)身骨架抓艳，用于安裝以上各模塊触机。
????與傳統(tǒng)的無人機(jī)相比而言，多旋翼無人機(jī)的組成可以說是相當(dāng)?shù)暮唵瘟绥杌颍@也是其受眾較廣的原因之一儡首。然而，也正因?yàn)槿绱似眩畛醯亩嘈頍o人機(jī)只能實(shí)現(xiàn)較為簡單的功能蔬胯，如飛行器姿態(tài)穩(wěn)定以及高度穩(wěn)定等。同時(shí)位他，盡管其操作相比其他無人機(jī)簡單許多氛濒，但對(duì)于毫無操作經(jīng)驗(yàn)的一般用戶而言，操作一臺(tái)這樣的多旋翼無人機(jī)依然存在較大難度鹅髓。這也是多旋翼無人機(jī)行業(yè)發(fā)展緩慢的重要原因之一舞竿。在當(dāng)時(shí)，航模愛好者們僅僅將其當(dāng)作航模飛行器窿冯。
????工程師們不滿足于當(dāng)時(shí)的多旋翼飛行器骗奖，既然多旋翼飛行器存在這么多的優(yōu)點(diǎn)，為何不好好挖掘一下它的潛力呢？終于执桌，在工程師與技術(shù)愛好者們的努力下鄙皇，多旋翼無人機(jī)開始往自主飛行的方向發(fā)展（這里稱為階段二）。工程師們?cè)?b>階段一的基礎(chǔ)上鼻吮，對(duì)多旋翼無人機(jī)的組成進(jìn)行了優(yōu)化升級(jí)育苟，添加了：
1.???GPS模塊较鼓，用于測(cè)量飛行器的速度椎木、位置等信息。
2.? ??磁力計(jì)模塊博烂，用于測(cè)量飛行器所處環(huán)境的磁場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)香椎。
3.????圖像傳輸模塊，用于傳輸實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)禽篱。
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4.? ??相機(jī)及其他負(fù)載畜伐，用于拍攝照片以及視頻等。
? ??這一階段的多旋翼飛行器已經(jīng)能夠較容易實(shí)現(xiàn)懸停飛行以及半自主飛行（基于人工設(shè)定航點(diǎn)任務(wù)的自動(dòng)飛行功能）躺率，同時(shí)玛界，能夠搭載不同負(fù)載，實(shí)現(xiàn)原本大型航拍器才能實(shí)現(xiàn)的航拍以及測(cè)繪等任務(wù)悼吱。然而慎框，僅僅具備基本的業(yè)務(wù)能力與飛行能力無法大批量推向市場(chǎng)。
??? 于是后添，工程師們繼續(xù)在多旋翼無人機(jī)的穩(wěn)定性上投入大量精力（這里稱為階段三）笨枯。這一階段的多旋翼飛行器加入了以下傳感器/功能：
1.????超聲波/TOF測(cè)距儀
2.? ??光流傳感器
3.? ??雙目相機(jī)
4.? ??毫米波雷達(dá)/激光雷達(dá)
5.? ? 多傳感器冗余/系統(tǒng)級(jí)冗余
????同時(shí)，考慮到飛控主控芯片運(yùn)算能力有限遇西，采用運(yùn)算性能更強(qiáng)馅精、外設(shè)資源更豐富的機(jī)載計(jì)算機(jī)執(zhí)行獨(dú)立的視覺算法以及智能算法。在這些傳感器的輔助下粱檀，多旋翼飛行器能夠?qū)崿F(xiàn)：
1.?? ??低空高精度懸停
2.?? ??自主避障
3.?? ??半自主路徑規(guī)劃
4.? ??傳感器故障情況下的容錯(cuò)
? ??這些功能大幅提升了飛行器的飛行穩(wěn)定性洲敢，降低了多旋翼無人機(jī)的操作難度，使得毫無飛行經(jīng)驗(yàn)的用戶也能夠做到上手即飛茄蚯。消費(fèi)級(jí)多旋翼無人機(jī)市場(chǎng)在這一階段進(jìn)入高速發(fā)展時(shí)期压彭。于此同時(shí)，下游的供應(yīng)商也隨著消費(fèi)級(jí)多旋翼無人機(jī)市場(chǎng)的發(fā)展而日趨成熟第队。消費(fèi)級(jí)多旋翼無人機(jī)的配套傳感器成本迅速下降哮塞，這也為多旋翼無人機(jī)的小型化與降本提供了巨大的幫助。
????隨著傳感器與芯片的成本下降凳谦，消費(fèi)級(jí)無人機(jī)開始進(jìn)入小型化與降本的階段忆畅。大量微型多旋翼無人機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，這些微型無人機(jī)介于小型航拍無人機(jī)與玩具級(jí)無人機(jī)之間，具備完整的多旋翼航拍無人機(jī)功能家凯，價(jià)格更為親民缓醋。
????相比而言，行業(yè)級(jí)多旋翼無人機(jī)卻顯得發(fā)展緩慢绊诲，我認(rèn)為送粱，主要原因有以下幾點(diǎn)：
1.?? ??行業(yè)級(jí)多旋翼無人機(jī)需求量相對(duì)較小，然而由于機(jī)身多采用碳纖結(jié)合機(jī)加工件組合的形式掂之，導(dǎo)致其生產(chǎn)周期長抗俄，公差較消費(fèi)級(jí)多旋翼無人機(jī)的塑料開模機(jī)身更大，質(zhì)量把控難度更高世舰。
2.?? ??行業(yè)級(jí)多旋翼無人機(jī)出貨量較小动雹，供應(yīng)商體系不成熟，導(dǎo)致整機(jī)成本相比消費(fèi)級(jí)多旋翼無人機(jī)高出許多跟压。
3.?? ??行業(yè)級(jí)多旋翼無人機(jī)多以項(xiàng)目采購為主要銷售途徑胰蝠，不如消費(fèi)級(jí)多旋翼無人機(jī)市場(chǎng)透明。
4.?? ??行業(yè)級(jí)用戶對(duì)于多旋翼無人機(jī)認(rèn)知尚淺震蒋，期望遠(yuǎn)大于當(dāng)前實(shí)際水平茸塞。
5.?? ??行業(yè)級(jí)用戶對(duì)于飛行器安全性的需求遠(yuǎn)大于消費(fèi)級(jí)用戶，當(dāng)前的多旋翼無人機(jī)產(chǎn)品無法達(dá)到預(yù)期查剖。
6.? ??行業(yè)級(jí)用戶需求繁多钾虐，在目前沒有成熟的行業(yè)規(guī)范支持下，行業(yè)級(jí)多旋翼無人機(jī)項(xiàng)目多以零散的定制項(xiàng)目為主梗搅，工作量大禾唁，需求量小。
三.? ??多旋翼無人機(jī)主流技術(shù)淺析
從技術(shù)層面看无切，當(dāng)前的多旋翼無人機(jī)幾大主流技術(shù)分別為：
1.?? ??數(shù)字信號(hào)處理算法
2.?? ??傳感器數(shù)據(jù)融合及組合導(dǎo)航算法
3.?? ??姿態(tài)與速度控制算法
4.?? ??故障診斷技術(shù)
5.?? ??路徑規(guī)劃技術(shù)
6.?? ??容錯(cuò)控制技術(shù)
前三項(xiàng)技術(shù)支撐了多旋翼無人機(jī)的穩(wěn)定飛行荡短，后三項(xiàng)技術(shù)提高了無人機(jī)的容錯(cuò)能力以及智能化程度。目前多旋翼無人機(jī)的幾大痛點(diǎn)：
1.?? ??使用環(huán)境復(fù)雜哆键，使用者操作水平層次不齊導(dǎo)致的墜機(jī)率居高不下問題掘托。
2.?? ??飛行時(shí)間較短，載重與續(xù)航時(shí)間存在不可調(diào)和的矛盾籍嘹。
3.? ??攜帶便利性較差闪盔，使用頻率大幅度降低。
4.?? ??智能化程度較低辱士，無法在復(fù)雜環(huán)境脫離人工操作泪掀，獨(dú)立執(zhí)行任務(wù)。
5.?? ??成本居高不下颂碘。
????由于以上幾大痛點(diǎn)的存在异赫，行業(yè)級(jí)無人機(jī)發(fā)展緩慢。行業(yè)級(jí)用戶多為政府機(jī)關(guān)單位，使用者缺乏操作經(jīng)驗(yàn)塔拳，然而其對(duì)于飛行器自身的穩(wěn)定性要求非常高鼠证，但由于飛行環(huán)境的不確定性，當(dāng)前的多旋翼飛行器往往在執(zhí)行任務(wù)的過程中存在較高的墜機(jī)率靠抑，這也使得行業(yè)用戶對(duì)于多旋翼無人機(jī)的使用存在一定的畏懼心理量九。此外，行業(yè)級(jí)多旋翼無人機(jī)市場(chǎng)需求的挖掘還不夠充分颂碧，無法使用統(tǒng)一的飛行平臺(tái)去滿足不同行業(yè)用戶的需求荠列，這也就間接導(dǎo)致了行業(yè)級(jí)用戶對(duì)于多旋翼無人機(jī)的使用欲望并沒有那么強(qiáng)烈。
????針對(duì)這一現(xiàn)狀稚伍，行業(yè)級(jí)無人機(jī)的未來必然會(huì)在安全性弯予、操縱性、容錯(cuò)性以及智能化等特性上進(jìn)行大幅度的提升个曙。通過組合多種傳感器的方式提升組合導(dǎo)航系統(tǒng)的可靠性，增加多旋翼無人機(jī)在復(fù)雜使用環(huán)境時(shí)的魯棒性受楼，降低墜機(jī)概率垦搬，同時(shí)，優(yōu)化用戶操作邏輯艳汽，降低多旋翼無人機(jī)對(duì)于操作者的操作要求猴贰，提升用戶體驗(yàn)，降低因操作導(dǎo)致的墜機(jī)概率河狐。此外米绕，對(duì)于飛行器自身的子模塊添加故障診斷系統(tǒng)，在子系統(tǒng)故障時(shí)馋艺，及時(shí)切換算法策略栅干，優(yōu)先保障飛行安全。最后捐祠，通過增加視覺碱鳞、激光雷達(dá)/毫米波雷達(dá)等傳感器，提升多旋翼無人機(jī)的感知水平踱蛀，使其具備全自主飛行的能力窿给，滿足更普遍的行業(yè)用戶需求。如此這般率拒，行業(yè)級(jí)多旋翼無人機(jī)市場(chǎng)才有可能進(jìn)入快速發(fā)展期崩泡！
